2020年中考化学专题训练(九) 科学探究

标题

1．[2017·湖州]科学探究小组在探究酸的性质时，做了如下实验：向放有少量CuO 粉末的试管中加入6毫升盐酸，观察到黑色粉末很快溶解，并得到蓝绿色溶液。而向放有少量CuO粉末的试管中加入6毫升硫酸溶液，常温下无明显现象。为什么会产生这种差异呢？

[建立猜想] ①两种酸溶液的pH不同(注：pH相同，则单位体积溶液中H＋数目相同)。

②两种酸溶液中的________不同。

[实验过程]

实验

次数试剂

实验

条件

实验现象

1

0.2克CuO粉末＋6

毫升pH＝0的盐酸常温

黑色粉末很快溶解，

溶液呈蓝绿色

2

0.2克CuO粉末＋6

毫升pH＝0的硫酸

常温无明显现象

3 0.2克CuO粉末＋6

毫升pH＝0的硫酸

＋0.35克NaCl

常温

黑色粉末很快溶解，

溶液呈蓝绿色

4 0.2克CuO粉末＋6

毫升pH＝0的硫酸

＋0.35克________

常温无明显现象

[实验结论] 常温下，pH相同的盐酸和硫酸溶液与CuO反应现象出现差异的原因是由于________促进了反应的进行。

2．[2017·毕节]某同学查阅资料得知，实验室常用电石(主要成分是CaC2)与水反应制取乙炔(C2H2)，反应的化学方程式为CaC2＋2H2O===Ca(OH)2＋C2H2↑(电石中的杂质不

溶于水且不与水反应，也不与Na2CO3溶液反应)。在实验室中，该同学把一定量的CaC2加入Na2CO3溶液中充分反应后过滤，得到滤渣和滤液，并对滤液的成分进行探究。

[提出问题] 滤液中溶质的成分是什么？

[猜想与假设] 猜想一：NaOH、Na2CO3；猜想二：NaOH；猜想三：NaOH、Ca(OH)2。

[分析与推理] 分析一：若猜想一成立，说明实验中加入的CaC2量少，CaC2与水反应生成的Ca(OH)2与Na2CO3反应后，Na2CO3剩余。

分析二：若猜想二成立，说明实验中加入的CaC2与水反应生成的Ca(OH)2与Na2CO3恰好完全反应。

分析三：若猜想三成立，说明实验中加入的CaC2量多，CaC2与水反应生成的Ca(OH)2与Na2CO3反应后，Ca(OH)2剩余。

由以上分析可推知：反应后滤液中一定存在的溶质是________(填化学式，下同)，可能存在的溶质是________和________。对可能存在的溶质需要进一步实验验证。

[实验验证]

实验序号实验操作实验现象实验结论

实验一

取少量滤液于试

管中，向其中加入

过量稀盐酸

无气泡产生

猜想________不

成立

实验二

取少量滤液于试

管中，向其中滴加

适量碳酸钠溶液

_______________

_______________

_______________

_______________

____________

_______________

_______________

猜想三成立，发生

反应的化学方程

式为

____________

_______________

_______________

____________

[拓展延伸] 若向CuCl2溶液中加入少量CaC2，充分反应，可观察到有气泡产生，同时出现蓝色的________(填化学式)沉淀。实验室保存电石应注意________。

3．[2017·安徽]某兴趣小组用图KZ9－1中Ⅰ装置进行实验时发现，烧杯中饱和石灰水先变浑浊，后逐渐澄清。

图KZ9－1

(1)写出甲装置中发生反应的化学方程式：________________________；石灰水变浑浊是因为生成了________(填化学式)。

(2)为探究“饱和石灰水浑浊后变澄清的原因”，该小组同学开展了如下活动：

[查阅文献] 碳酸钙(碳酸钠等)与二氧化碳、水反应生成可溶于水的碳酸氢钙(碳酸氢钠等)。

[提出假设] 假设1：挥发出的HCl使浑浊变澄清；

假设2：________________________________________________________________________。

[设计实验] 为除去CO2中的HCl，小华在图Ⅰ中甲、乙装置之间增加图Ⅱ装置，装置的连接顺序是甲→________→________(填管口序号)→乙；其中存放的试剂合理是

________(填序号)。

A．浓硫酸B．饱和Na2CO3溶液

C．NaOH 溶液D．饱和NaHCO3溶液

[实验现象] 饱和石灰水浑浊后，继续通入足量CO2，沉淀部分溶解但最终并未完全澄清。

[得出结论] 由以上探究可得出结论是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

图KZ9－2

(3)该兴趣小组在老师指导下，用pH传感器测得图Ⅰ烧杯中溶液的pH随通入时间的变化曲线如图KZ9－2所示。

①AB段pH不变的可能原因是________________________________________________________________________ ____________；D点所得溶液的成分除H2O外还有______________。

②BC段发生的化学方程式主要有________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

4．[2017·南充](1)如图KZ9－3是实验室制取气体的一些装置，据图回答：

图KZ9－3

①图B中仪器a的名称是________。

②用高锰酸钾制取氧气的发生装置是________(填序号)，若用C装置收集氧气，验满时，应将带火星的木条放在________(填“b”或“c”)端导管口，若木条复燃，说明氧气已满。

(2)小明在帮老师整理实验室时，发现一瓶未密封的KOH固体，对其成分提出以下假设，并在老师的指导下进行实验探究。

[查阅资料] ①KOH与NaOH的化学性质相似。请用化学方程式解释KOH变质的原因是________________________________。

②K2CO3溶液呈碱性，BaCl2溶液、KCl溶液呈中性。

[猜想假设] 假设Ⅰ：只含KOH；假设Ⅱ：含KOH和K2CO3；假设Ⅲ：只含K2CO3。

[进行实验]

实验操作步骤实验现象实验结论

①取少量样品于试管中，加入足量的稀盐有气泡

产生

假设____

不正确

酸

②另取少量样品于试管中，加水溶解，加入过量的BaCl2溶液，振荡，静置__________________ __________________ __________________ __________________

假设Ⅲ

正确

③取②中上层清液，滴加无色酚酞溶液,________________________________________________________________________[问题讨论] 步骤②中加入过量BaCl2溶液的作用是________________________________________________________________________。

[拓展应用] 完全变质的KOH也有利用价值，从K2CO3的组成或性质看，这瓶变质的试剂在农业上的用途是________________________________________________________________________。

5．[2017·泰安]碳酸氢钠是小苏打的主要成分，在生产和生活中有许多重要的用途。化学课上，同学们为了解碳酸氢钠的性质，将一定质量的碳酸氢钠和稀硫酸混合，充分反应后，有气泡逸出，写出该反应的化学方程式：____________________________________________。同学们对反应后溶液中溶质的成分进行了探究：认为除一定含有硫酸钠外可能还含有其他成分，因此进行了猜想并做了如下实验。

[实验用品] pH试纸、锌片、氧化铜粉末、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液。

[猜想与假设] 反应后溶液中溶质的组成成分可能有哪些？

猜想一：硫酸钠；猜想二：硫酸钠、碳酸氢钠；猜想三：硫酸钠、硫酸。

[实验探究] 同学们取反应后的溶液用不同方案进行如下实验，请根据结论完成下表。

实验

方案

A B C D

实验

操作

实验

现象________

产生白色沉

淀

试纸变

色，

对照标准

比色卡，pH

________7

________

________

实验结论猜想二

不正确

猜想三

正确

猜想三正确

猜想三

正确

[得出结论] 猜想三正确。

[评价反思] (1)老师对同学们能用多种方案进行探究，并且得出正确的实验结论给予肯定，同时指出探究中存在一处明显错误操作的是方案________。

(2)有同学对实验方案B的结论提出了质疑，认为仅凭此现象不能得出猜想三正确，请说明理由：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

[总结提高] 依据所给实验用品，请你设计不同的方案确认猜想三是正确的：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

参考答案

1．[建立猜想] 酸根离子(或阴离子)

[实验过程] Na2SO4

[实验结论] Cl－

[解析] [建立猜想] 当两种酸溶液的pH相同时，仍然出现上述实验中现象的差异，可能原因就是盐酸和硫酸溶液中的酸根离子(或阴离子)不同导致。[实验过程] 为了验证上述猜想②，设计实验3、4进行对比，在其他条件相同的情况下，实验3加入了NaCl，则实验4应加入等质量的Na2SO4进行对比，由此可获得正确的结论。[实验结论] 由上述3、4两个对比实验的现象可以获得的结论：常温下，pH相同的盐酸和硫酸溶液与CuO反应现象出现差异的原因是由于氯离子(Cl－)促进了反应的进行。

2．[分析与推理] NaOH Ca(OH)2Na2CO3

[实验验证] 一有白色沉淀生成

Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH

[拓展延伸] Cu(OH)2密封保存

[解析] 本题主要考查化学反应前后溶液成分的探究。[分析与推理] 根据反应的化学方程式：CaC2＋2H2O===Ca(OH)2＋C2H2↑可知，反应中生成的Ca(OH)2能与Na2CO3溶液反应生成CaCO3沉淀和NaOH，因为电石中的杂质不溶于水且不与水反应，也不与Na2CO3溶液反应，如果Ca(OH)2和Na2CO3溶液恰好反应，则溶液中只剩余NaOH；若Ca(OH)2有剩余，则Na2CO3溶液完全反应，溶液中的溶质则是Ca(OH)2和NaOH；若Na2CO3溶液有剩余，则Ca(OH)2和Na2CO3完全反应，则溶液中的溶质是NaOH和Na2CO3，所以反应后溶液中的溶质一定有NaOH；可能存在Ca(OH)2或Na2CO3。[实验验证] 取少量滤液于试管中，向其中加入过量稀盐酸，没有气泡产生，说明溶液中没有碳酸钠，说明猜想一不成立；若猜想三成立，则滤液中有Ca(OH)2和NaOH，因此，取少量滤液于试管中，向其中滴加适量碳酸钠溶液，Ca(OH)2与Na2CO3溶液反应生成CaCO3沉淀，方程式为Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH，所以滤液中会看到有白色沉淀生成。[拓展延

伸] 若向CuCl2溶液中加入少量CaC2，CaC2与H2O充分反应生成Ca(OH)2和C2H2↑，可观察到有气泡产生，生成的Ca(OH)2又能和CuCl2溶液反应生成蓝色Cu(OH)2沉淀和CaCl2。因为电石易与水反应，所以实验室保存电石应注意密封保存。

3．(1)2HCl＋CaCO3===CaCl2＋CO2↑＋H2O

CaCO3

(2)[提出假设] 产生的CO2使浑浊变澄清

[设计实验] b a D

[得出结论] 挥发出的HCl使饱和石灰水产生的浑浊最终变澄清；CO2只能使饱和石灰水产生的沉淀部分溶解，不能最终使其变澄清

(3)①一开始排出来的是空气，不会使溶液pH明显变化CaCl2和HCl(或Ca2＋、H＋、Cl－)

②Ca(OH)2＋CO2===CaCO3↓＋H2O、2HCl＋Ca(OH)2===CaCl2＋2H2O

[解析] (1)甲装置内发生碳酸钙与盐酸的反应，生成氯化钙、水和二氧化碳气体；石灰水变浑浊是由于CO2与Ca(OH)2反应生成了难溶的碳酸钙(CaCO3)的缘故。(2)[提出假设] 由文献资料和浓盐酸具有挥发性可以推测，使浑浊的石灰水变澄清的原因有两个：一是挥发出的氯化氢使浑浊变澄清，二是生成的CO2与CaCO3、H2O作用生成了可溶性的碳酸氢钙使浑浊变澄清。[设计实验] 除去CO2中混有的HCl气体，气体由长管b通入；吸收试剂能与HCl气体反应且不生成新的杂质气体，不能与CO2反应。浓硫酸不能吸收HCl，NaOH溶液能与CO2反应，Na2CO3能与CO2、H2O反应生成NaHCO3，Na HCO3能与HCl反应生成CO2，所以选NaHCO3。[得出结论] 足量的CO2气体不能使浑浊的石灰水变澄清，则说明使浑浊石灰水变澄清的物质一定是浓盐酸挥发出的HCl气体。(3)①刚开始通入烧杯中的气体是装置甲中排出的空气，所以烧杯中溶液的酸碱度在刚开始(曲线AB段)未出现明显的变化；D点溶液pH小于7，说明此时溶液显酸性，则该溶液中存在的溶质有反应生成的氯化钙(CaCl2)和过量的盐酸(HCl)；②在BC段发生的反应有Ca(OH)2分别和HCl、CO2作用使溶液pH降低。

4．(1)①铁架台②A c

(2)[查阅资料] 2KOH＋CO2===K2CO3＋H2O

[进行实验] Ⅰ产生白色沉淀酚酞不变色

[问题讨论] 使K2CO3完全反应完，排除对KOH检验的干扰

[拓展应用] 作钾肥

[解析] (1)本题考查了实验室制取气体发生装置的选择，应根据反应物的状态与反应所需的条件进行选择；收集氧气的方法有排水法与排空气法，排空气法中应b进c出，当c端出来的气体可使带火星木条复燃时，说明氧气已集满。(2)根据题中所给信息，KOH 与NaOH性质相似，可推知KOH相关性质；设计实验检验物质成分，检验过程中，验证某种物质是否存在，需排除其他物质的影响；农业上肥料的分类，分为氮肥、磷肥、钾肥与复合肥。

5．2NaHCO3＋H2SO4===Na2SO4＋2CO2↑＋2H2O

[实验探究] 无现象<

有气泡产生，锌片逐渐溶解

[评价反思] (1)C

(2)因为溶液中的硫酸钠与氯化钡溶液反应也生成硫酸钡白色沉淀，此现象的产生，不能证明溶液中含有硫酸

[总结提高] 取少量的氧化铜粉末于试管中，向试管中加入反应后的溶液，观察到试管中的黑色粉末溶解，溶液变为蓝色，则猜想三正确

[解析] 碳酸氢钠和稀硫酸反应生成硫酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为2NaHCO3＋H2SO4===Na2SO4＋2CO2↑＋2H2O。

[实验探究] 碳酸氢钠和稀硫酸反应生成二氧化碳气体，向反应后的溶液中加入稀硫酸，无现象，说明猜想二不正确；猜想三正确，说明溶液中含有硫酸，酸溶液的pH<7；锌能与稀硫酸反应生成氢气，向反应后的溶液中加入锌片，有气泡产生，且锌片溶解，证明猜想三正确。[反思评价] (1)用pH试纸测定溶液的酸碱度时，不能将pH试纸直接放入待测液中，方案C错误。(2)因为溶液中的硫酸钠与氯化钡溶液反应也生成硫酸钡白色沉淀，此现象的产生，不能证明溶液中含有硫酸，无法证明猜想三正确。[总结提高] 要

证明猜想三正确，关键要证明溶液中含有硫酸，还可用酸和金属氧化物反应来验证，方法为：取少量的氧化铜粉末于试管中，向试管中加入反应后的溶液，观察到试管中的黑色粉末溶解，溶液变为蓝色，则猜想三正确，这是因为氧化铜和稀硫酸反应生成蓝色的硫酸铜溶液和水。